Сила и мощность сопротивления качению

Возникновение силы сопротивления качению при движении обусловлено потерями энергии на внутреннее трение в шинах, поверхностное трение шин о дорогу и образование колеи (на деформируемых дорогах). Потери на трение в шине необратимы, так как при деформации она нагревается и из нее выделяется теплота, которая рассеивается в окружающую среду.

Сила сопротивления качению (Р _к) достигает наибольшего значения при движении по горизонтальной дороге.

(3.1)

где G – вес автомобиля, Н;

f – коэффициент сопротивления качению.

При движении на подъеме и спуске сила сопротивления качению уменьшается по сравнению с (Р _к) на горизонтальной дороге, и тем значительнее, чем они круче и, следовательно: Р _к = f·G·cos α

Коэффициент сопротивления качению зависит от многих конструктивных и эксплуатационных факторов и определяется экспериментально. Его средние значения для различных дорог при нормальном давлении воздуха в шине составляют 0, 01–0, 3. На дорогах с твердым покрытием сопротивление качению обусловлено главным образом деформациями шины. С ростом числа дорожных неровностей коэффициент сопротивления качению возрастает.

При скорости движения до 50 км/ч коэффициент сопротивления качению можно считать постоянным. При повышении скорости движения коэффициент сопротивления качению существенно увеличивается вследствие возрастания потерь энергии в шине на трение.

Коэффициент сопротивления качению в зависимости от скорости движения можно приближенно рассчитать по формуле:

(3.2)

где v – скорость автомобиля, км/ч.

На деформируемых дорогах коэффициент сопротивления качению определяется деформациями шины и дороги. В этом случае он зависит не только от типа шины, но и от глубины образующейся колеи и состояния грунта.

Коэффициент сопротивления качению во многом зависит от рисунка протектора, его износа, конструкции каркаса и качества материала шины.

На дорогах с твердым покрытием при уменьшении давления воздуха в шине коэффициент сопротивления качению повышается. На деформируемых дорогах при снижении давления воздуха в шине уменьшается глубина колеи, но возрастают потери на внутреннее трение в шине. Поэтому для каждого типа дороги рекомендуется определенное давление воздуха в шине, при котором коэффициент сопротивления качению имеет минимальное значение.

Зная силу сопротивления качению, можно определить мощность в кВт, затрачиваемую на преодоление этого сопротивления:

(3.3)

где v – скорость автомобиля, м/с.

Для горизонтальной дороги, где cos0° = 1 выражение 3.3 упростится.